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中心管理软件在开放式网络安防监控系统的应用

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随着数字化视频技术和网络技术的发展和应用,安防监控系统历经了第一阶段的模拟系统(VCR)和第二阶段的数字化系统(DVR/NVR)的发展演变,第三阶段的网络数字化系统已经逐渐成熟,在实际的监控系统应用中扮演着越来越重要角色。网络监控系统在应用建设、使用价值、升级扩展等方面,已经是传统闭路电视监控报警系统无可比拟的。在网络监控系统中其终端应用软件“网络安防监控系统管理软件”更是核心,担系着整个系统的控制、管理和分析。


    开放式网络监控系统的发展和成熟,将会让监控真正开始进入一个崭新的时代,是监控系统自应用以来一个全新的超脱,他摒弃了传统闭路方式系统的束缚,以开放的媒体资源方式实现复杂而神秘的监控报警应用,同计算机、网络、通讯等融为一体,为使监控系统的全面普及,为使监控全面迈向人们的日常生活,承载了历史性的变革,是监控系统顺应时代发展的又一次升华,将使监控系统迎来一个崭新的发展阶段。在以下内容中我们将从系统的组成架构、技术原理特征和实际应用特点等方面对该系统软件进行介绍,进一步阐述它在实际应用中的作用和贡献。


架构组成
    网络监控管理软件是应开放式网络监控的发展需求应运而生的核心产品,其核心架构组成主要由三大核心软件模块组成:集中资源管理、流媒体转发、应用客户端。既满足小规模的监控应用又可无缝实现大型的系统集成管理,具备对PC式DVR、嵌入式DVR、报警主机、网络摄像机、视频服务器、门禁巡更、指纹系统、可视对讲、消防联动、环境监控、视频会议、网络通讯等的应用管理。

 
1、集中资源管理
    完成系统中所有设备和资源的分类添加、管理、配置,具体包含:视频主机(图像信号)、报警主机(报警信号)、指纹主机、门禁主机、巡更主机、集中存储主机、数字矩阵主机等设备以及系统布防地图、系统管理用户、单位人员等系统资源,同时集成系统的WEB服务等。


2、流媒体转发
    完成系统中的视频、语音、报警、控制等媒体数据的转发控制,最大限度减缓网络带宽的压力,提高系统的稳定性。


3、应用客户端
    应用客户端包含多个模块组件:监控管理客户端、报警地图管理、视频会议、指纹、门禁、巡更管理、数字矩阵、集中存储备份、文件播放、WEB插件、网络电话等。


技术原理、创新和技术特点
    网络安防管理软件在应用上全面提升了安防监控系统的应用价值和节约了系统成本的投入,在技术上带来了领域的革新,软件的核心部件集中资源管理和流媒体转发属于凌驾于操作系统之上的中间件系统软件,是安防软件发展的一次全新的变革。 [nextpage]


系统软件的技术原理和网络协议
1、技术原理
    网络安防管理软件运行平台主要是WINDOWS操作系统,开发平台一般使用C++作为主要的开发语言,有些主要模块根据需要可以移植到Linux操作系统下运行。网络安防管理软件的开发发挥了软件复用(Software Reuse)技术,软件复用是一种计算机软件工程方法和理论。其主要思想是,将软件看成是由不同功能部分的“组件”所组成的有机体,每一个组件在设计编写时可以被设计为完成同类工作的通用工具,这对于软件产品的最终质量和维护工作都有本质性的改变。软件的核心部件集中资源管理和流媒体转发属于可复用软件的范畴,处于操作系统软件与用户的应用软件的中间,在操作系统、网络和数据库之上,应用软件的下层,总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与应用开发的环境,帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。更加适应用户的具体需求,同时最大的节约系统建设的重复投入。


2、主要网络协议
    网络层协议:使用IP(网际协议)。每个IP分组单独从发方出发,经过一系列的路由器到达收方。IP将大于MTU尺寸的分组进行数据分割、重组。


    传输层协议:主要有两个协议,TCP和UDP。TCP提供面向字节的可靠传输服务,以重传和超时等机制作为差错控制的基础。UDP提供不可靠的数据报传输业务。UDP头包含的校验数(8字节)可以发现和去掉含有比特错误的分组,高层使用错误恢复协议。


    应用层传输协议:使用RTP(实时传输协议)。该协议和IP/UDP结合使用,每个RTP分组包含RTP头标,载荷头标(可选)和载荷本身。RTP头标的内容基本选项占用12字节,标记有同一时间戳的一组分组的结束。RTP协议使发送方将数据分为大小合理的分组,并将解码观察到的网络特征反馈给发送方,使发送方可以动态调整比特率和抗误码机制。


    应用层控制协议:有H.245协议、SIP和SDP,或RTSP。可以实现流媒体的控制,收发方的协商和控制动态会话。


系统软件的创新
    网络化与智能化是安防市场发展的主要方向,其应用主要依赖软件构件上。安防硬件产品虽然愈加成熟,但呈现多样化的趋势。各家硬件生产厂家的硬件都不同,这给上层软件的开发和应用造成很多困难。网络安防管理软件就是根据应用软件的需求,开发出的一套可以兼容绝大多数的硬件产品,并且能提供完善的流媒体网络传输与转发,提供一个强大的集中管理平台,为安防产品提供无缝集成。并根据实际需求,提供基本的功能模块。


    就目前网络发展的情况来看,基于网络的音视频监控系统正迅速的发展,用户所处的环境和安防需求千差万别,而且可能经常改变,网络安防管理软件完成了将多变、复杂的音视频前端统一集成起来,应用层提供具有开放性、独立性的,并且具有一致性的、可扩展性的接口,让应用层只关注自己的应用逻辑,实现自己需要的业务流程。应用层可以实现普通监控基础上的智能监控、视频会议、视[nextpage]
频直播、指挥调度等各种应用,为普通计算机、掌上计算机和移动设备提供接入支持。图1标识了软件在整个系统应用中的层次。

系统软件的技术特点
1、采用中间件技术
    网络安防管理软件运用中间件技术,达到软件复用的效果。许多实际应用需要快速组建安防系统,而且要功能具备,这就要面临很多问题。首先系统的基础设施可能已经具备,包含了各种各样的监控设备,要把这些设备集中管理起来,那么和这些设备的通讯接口就难以实施。如果从头开始做的话,将会浪费相当多的时间处理这些通讯上,结果自己主要实现的功能不能按时完成,而且会严重影响产品质量。如果使用中间件,一切设备通讯基础工作都已完成,等于是把成熟的软件模块直接拿来使用,在中间平台上组建强大的系统。


2、统一硬件接口
    不同的硬件设备,原理上都是采集数据、处理数据、输出数据。网络安防管理软件就是根据这个共通性原理,把数据的输出作为标准接口,提供给网络传输使用,在数据的统一上不会出现特殊情况,把这些数据看作一段一段的字节流。硬件的数据采集与处理,作为硬件内部工作机制,独立运行,对上层应用软件不会造成任何影响。


3、统一网络流媒体传输
    硬件的输出数据具有统一性,网络模块只需把这些数据按照需求通过IP网络进行传输。网络安防监控,流媒体的传输主要依赖网络。网络安防管理软件工作在IP网络上。为了保证流媒体的实时、准确性,一般使用RTP作为传输协议。


4、统一应用层接口
    网络安防管理软件一般运行在网络终端,通过网络过来的数据经过解码,然后显示图像与播放声音,接受报警信号、特殊信号等。通过网络传输过来的数据,软件做一些重组、分离等工作,把最终数据按统一的接口提供给各种实际应用,可以提供原始数据流,做进一步的数据分析使用。


网络监控系统的应用
    我们不妨首先来分析一下网络监控系统的构成。网络监控系统主要由三部分构成:前端数字信息采集压缩处理设备、网络传输设备、后端控制和处理设备。 [nextpage]

前端数字信息采集压缩处理设备
    视频方面:PC式DVR、嵌入式DVR、网络视频服务器、网络摄像机等,报警方面:报警探测器、报警主机、报警盒等,其他设备:门禁设备、指纹设备、巡更设备、环境数据采集设备等。


网络传输设备
    主要是各种不同的电信数据传输设备,最主要的有ADSL,局域网,2M口或10M口,专用光纤等。


后端控制和处理设备
    主要有控制服务器,管理中心软件,存储服务器,流媒体转发服务器,系统客户端等。


系统应用分析
    前端设备主要完成信息的编码,传输设备对系统功能没有太大的影响,只会对传输效果产生影响。而所有对前端设备的操作,参数设置,报警上报处理,包括后期的分析处理都是由后端的控制处理设备完成。后端的控制处理设备体现整个系统功能的最主要方面,以及一些增值服务大多数都是由后端软件来实现,所以软件是整个系统中非常重要的核心元素。


    在信息传输中,图像信息是最主要占用带宽的元素,近年来,视频服务器、网络摄像机等绝大多数都采用了先进的数字压缩技术,可使传输带宽和存储要求达到更小化,以弥补因网络带宽不足而导致的缺陷。网络监控系统由于其开放性的特点,布线简便,性能可靠,近年来逐渐受安防工程商们的青睐,特别是一些环境条件较为恶劣和开阔的地方(如:油库、电力、边防、城区等监控,智能大楼、智能小区、学校等),尤其是网络摄像机(IP Camera)更显示了它独特的魅力。


    从硬件方面来讲,各生产厂家都是采用一些传统的压缩芯片为核心,各家的产品不会有太大的区别,而外部的网络环境也不是各生产厂商可以左右的。因而从某种意义上说,与网络摄像机产品配套的监控系统管理软件在很大程度上体现了网络摄像机产品的整体性能。


应用特点
    从目前市面上的一些应用来看,基于网络架构的大中型集中监控管理系统软件逐渐呈现以下的一些特征:


1、人性化、易于操作的用户界面及接口
    我们发现,在以往的一些安防系统中专业术语较多,影响了一部分普通用户的使用。所以一个设计成熟的监控软件需要简化用户操作,让用户的操作图形化更直观,即使是从未接触过的用户都能快速上手。例如采用一些操作向导模式,采用友好的提示,用快捷工具栏替代鼠标右键,减少菜单的级数等都可以在很大程序上增强系统的友好度。


2、灵活、适应性强、易于升级扩展的模块化结构
    网络安防监控系统管理软件应具有较强的灵活性,既可满足小型监控项目的简单需求,又可轻松地升级为大中型集中监控系统。管理中心软件通过不同功能模块的组合就可以适应不同规模的监控系统。例如根据实际应用需求在管理视频控主程序的基础上增加集中资源管理、数字矩阵(电视墙)、网络电话、报警服务、集中存储或流媒体转发等组件即可升级为全功能大型网络监控管理中心系统。另外,网络摄像机产品支持QCIF到D1的不同分辨率的录像格式,也可满足不同行业对不同画质的需求。 [nextpage]


3、强大的集中管理功能
    通过系统管理软件可以对网络中的数字硬盘录像机、嵌入式DVR、视频服务器、网络摄像机等产品进行远程统一的参数配置,远程视频控制,远程主机工作状态检测,报警上报等集中管理(如远程布撤防、多级电子地图以及网络虚拟矩阵等),真正做到“坐阵于中心,掌控千里之外”。


4、完善的用户管理系统
    系统采用完善的集中用户验证管理模式,采用优先级及冲突检测机制以满足大中型系统中多用户的监控、管理需求;此外通过流媒体视频转发这样的服务解决带宽、内外网和多用户访问的冲突,有效地利用网络带宽。


5、集中存储与检索
    录像文件资料的集中存储和分散存储对于不同的监控应用来说各具优势。就IP Camera产品来讲,集中存储却是必不可少的,而对于存储介质、存储方式、存储容量及可靠性也是目前各供应商面临的一个问题。而录像数据资料的安全、以及冗余备份等问题也是必须考虑的。


    网络安防监控系统管理软件可以根据实际需求实现集中和分散存储,对集中和分散存储的数据进行统一检索,对重要数据进行集中再次备份,在完成系统内所有数据统一分类检索的同时还可以对数据进行智能搜索、标注、分析和处理。


6、兼容性及扩展功能
    用户的项目中往往存在不同时期装备的多种监控系统平台,而由于每个硬件供应商没有标准统一的接口,压缩格式也互不相同,这就要求管理软件系统能够尽可以地兼容多家厂商的硬件,从而最大限度地利用客户现有资源减少重复投资。不同的行业应用功能扩展的需求也是不同的,如公安城市监控要求具备如人像识别功能,金融行业通常可能要求卡号识别或计数叠加等功能;而对于超市卖场,可能又会需求如人流量统计等功能。此外,监控系统往往需要同用户的门禁、对讲、考勤和报警等系统联动。所以监控系统软件应提供完备的扩展功能接口,以供用户二次开发或多系统的联动。


    因此,专业化、人性化的网络监控管理软件从软件功能、可操作性、兼容性等方面直接影响集中网络监控系统的应用。但我国对软件产业的战略意义认识不足,长期以来软件的重要性被社会所忽略。在各个安防行业的信息化建设中,普遍存在着“重硬轻软”的现象。加之安防行业的不良性竞争,让大量的安防软件行业人才流失。一些项目由于没有专业化的系统软件支持,白白浪费硬件资源,牺牲功能,达不到设计要求的尴尬情景,让投资回报大打折扣。


结语
    网络安防监控系统管理软件的诞生将会随着网络的不断发展和普及将会成为全新的安防监控概念,就目前国内情况来说,网络监控系统无论是软件、硬件和应用的发展还处于初级阶段,在业内来看从事网络监控软件的开发也是在逐步发展之中,逐渐涌现出一批安防的软件开发和供应商。在国内,限于国内“重硬轻软”的影响,很多专业的软件开发公司和软件产业的发展也受相应局限,这是[nextpage]
制约网络监控在国内迅猛发展的重要因素之一。在国外诸如ONSSI、安讯士等公司,早在10多年以前就开始网络监控软件的开发和应用,积极推动网络监控的发展,网络监控系统在国际的普及越来越明显。网络产品无论是硬件还是软件都呈现明显的增长趋势,具不完全统计,仅安讯士一家公司的网络摄像机销量近2年内达到280000多台。网络监控软件的普及率和技术发展也是空前的迅速,用户对网络监控应用软件方面建设需求和资金投入胜于硬件,同时软件对媒体数据的处理也不仅体现于网络的传输和转发,更体现于后端软件的分析、编辑、智能跟踪等诸方面,尤其将网络监控的终端软件已经推动到了一个相当的高度和实用范畴。


    随着网络科技的进步发展和普及,国内对于网络监控系统的建设需求也是越来越明显,从平安城市的建设,各大金融系统的联网需求已经明显暗示网络监控市场的发展和需求,由于国内各大硬件厂商产品的独立性,在一定程度上也局限了网络安防系统在国内的迅猛发展。就目前行业发展的表象来看,在国内网络安防系统软件主要应用特点偏重于大集成,大管理,用一套系统总控于视频监控、报警处理、门禁、巡更、指纹、会议甚至语音通讯,在国外网络安防系统软件主要应用特点主要体现于对数据的管理、分析等方面,比如ONSSI软件对图像的搜索可以定位到毫秒级别,另外由于国外硬件产品都是标准化协议和算法,更能适应于软件的兼容和集成,只要是标准设备无需硬件厂商提供专门的SDK开发包,软件就能兼容和处里,不同于国内硬件离开了厂家提供的SDK开发包和协议软件就一筹莫展,无法兼容。作为国内安防软件开发的安防人,摆在我们面前的是一条将会同传统模式较量的荆棘之路。


    大力发展、完善数字化、网络化、标准化的现代视频监控软件,提供专业化的“数字网络监控管理软件”,在不断推动安防硬件设施装备的基础上,加大集中管理软件装备的力度,通过硬件和软件的不同搭配来实现不同的行业应用,可使硬件设备更好地发挥其作用。随着行业用户对软件重要性认识的加深,随着厂商对集中管理软件的不断完善,网络安防市场成熟度将得到提高,市场也将会逐步进入这种持续增长期。

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